植物螺旋槳（一）：序篇

螺旋槳的起源

螺旋槳的雛型源自於公元前 3 世紀阿基米德所發明的螺旋結構，稱為「阿基米德螺旋」，由圍繞軸心的螺旋斜面所構成，可將水從低處提到高處，方便人取水灌溉用。1839 年，英國的法蘭西斯．佩蒂特．史密斯（Francis Pettit Smith）爵士將改良過的阿基米德螺旋裝上阿基米德號蒸汽船，1903 年萊特兄弟設計出高效率且耐用的固定螺距螺旋槳，成功應用在飛行上。

螺旋槳的原理

阿基米德螺旋與螺旋槳都有一個斜面，利用斜面移動時對流體產生一股作用力，因此能控制流體的流動方向，並藉由反作用力為推進的動力。拿自由式游泳的踢水動作為例，腿向下踢時對水施加一個作用力，此力可分為垂直與水平方向的兩個分力，而水平分力也同時產生一個反作用力將游泳者推向前方，這也能從鯨豚的水平尾鰭與魚類的垂直尾鰭上看到，都是基於相同的原理。

植物中的螺旋槳

大家是否看過 3、4 月的春天時螺旋落下的大葉桃花心木種子？它們有著特殊角度的薄膜翅狀斜面結構，在落下時會受到水平方向分力推動，以重心為軸心旋轉起來，如此一來，便能減緩落地的速度，並藉由風力飛到較遠的地方落地、生根。

翅果與有翅種子

像大葉桃花心木這樣有翅膀的種子，稱為「有翅種子」，而另一種也廣為人知的有翅結構，是由果皮延伸的構造，也就是長翅膀的果實，稱為「翅果」，最有名的例子是俗稱楓樹的槭屬植物的翅果。一般而言，有翅種子與翅果不難分辨，但有時還得看這翅的結構是由何處發育，若由珠被發育而來，便是種皮的延伸物，算有翅種子；若是子房壁發育而成，便是果皮的延伸物，也就是翅果。舉例來說：木麻黃果實內掉出的小翅膀雖然看起來像有翅種子，但其翅狀結構其實是由子房壁發育的，因此應該算是翅果。另有些植物果實上的翅膀結構不是由珠被或子房壁發育，而是由其他構造（如萼片、花被或苞片）所發育而來，這樣的果實稱為「假翅果」。

花的結構

珠被是什麼？子房壁在哪裡？想認識它們就得先瞭解花的構造。花一般由花蕊（雌蕊、雄蕊）、花被、花萼與花托所組成，雄蕊由花絲支撐，頂端與內含花粉的花藥相連，雌蕊由上方延伸的柱頭與下方膨大的子房構成，雌蕊外圍繞著花被（也就是花瓣），花被外圈的花萼，是早期保護花朵的構造，以上構造都長在花托上。

胚珠與種子

胚珠位在子房內，依種類不同，裡面會有單個或多個胚珠，通常胚珠外會有兩層珠被，就像穿了兩層衣服，並有一個稱為「珠孔」的開口，這是幫花粉預留的後門。胚珠可再分為外層的珠心與內層的胚囊，珠心是 1 – 2 層的薄壁細胞，具有能提供胚胎發育初期所需的養分，也能保護內層的胚囊；胚囊可分為 3 部分，在珠孔這端有 1 個卵細胞與 2 個助細胞，助細胞是引導者，能分泌化學物質引導花粉管找到卵細胞，胚囊的另一端則有 3 個反足細胞，主要功能為吸收周圍養分供胚囊發育，而位在胚囊中間的大部分區域則是具有兩個單倍體細胞核（極核）的大型細胞，稱為「中央細胞」。胚囊內的細胞們加起來總共有 7 個細胞 8 個核，授粉後的中央細胞會與一個精子結合並發育為「胚乳」，另一個精子則會與卵結合並發育為「胚」，珠被會發育為「種皮」，我們所熟知的「種子」就是由這三者所構成的。

翅果與植物螺旋槳

翅果的定義其實比較廣，但凡具有薄膜翅狀結構的果實，不論是靠旋轉增加傳播距離，或是靠風力吹散到遠處，都可稱為翅果，但本系列文章只聚焦在能旋轉的種子與果實。想進一步認識這些具有螺旋槳的植物嗎？敬請期待下一期「植物螺旋槳（二）：有翅種子篇」。